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WO2011098103A2 - Stator einer elektrischen maschine - Google Patents

Stator einer elektrischen maschine Download PDF

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Publication number
WO2011098103A2
WO2011098103A2 PCT/EP2010/007165 EP2010007165W WO2011098103A2 WO 2011098103 A2 WO2011098103 A2 WO 2011098103A2 EP 2010007165 W EP2010007165 W EP 2010007165W WO 2011098103 A2 WO2011098103 A2 WO 2011098103A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
individual
recess
segment
bulge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/007165
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011098103A3 (de
Inventor
Hans-Peter Merten
Ulrich Schweizer
Tobias Buban
Michael GRÜNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2011098103A2 publication Critical patent/WO2011098103A2/de
Publication of WO2011098103A3 publication Critical patent/WO2011098103A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores

Definitions

  • the invention relates to a stator of an electric machine according to the preamble of claim 1.
  • the generic document US 6049153 A describes a stator of an electrical machine.
  • the stator has a stator carrier and individual segments, which are manufactured as separate parts at the beginning of the production of the stator.
  • the individual segments are then assembled to form a stator ring, wherein the individual segments are in free contact with an adjacent individual segment, which is referred to below as a composite state of the individual segments.
  • the individual segments assembled to form a stator ring are pressed into the stator carrier, so that the stator carrier
  • the stator has a first single segment and a second single segment, wherein the first single segment a bulge and the second single segment a
  • the bulge of the first individual segment and the recess of the second individual segment are formed such that in the assembled state of the individual segments only a portion of the bulge with a portion of the Recess has a contact surface. Between another portion of the bulge and the recess forms a gap, the size depending on
  • Forming of the bulge and the recess is designed.
  • the second individual segment has a deformable part which is arranged on the portion of the recess of the second individual segment, which is in contact with the bulge of the first individual segment.
  • Recess of the second single segment of the bulge of the first single segment adapted so that the contact surface of the bulge of the first single segment with the recess of the second single segment in the pressed state is greater than in the assembled state in which the deformable part is still undeformed.
  • the contact surface between the bulge of the first individual segment and the recess of the second individual segment is greater in the pressed-in state than in the assembled state, so that the magnetic flux in the stator can flow unhindered over the contact surface between the individual segments.
  • the individual segments are assembled to form a stator ring whose
  • each individual segment must be produced very precisely and precisely.
  • the press-in force can compress the outer diameter of the stator ring by deforming the deformable member to the value specified by the stator.
  • the recess of the second individual segment adapts to the pressing-in of the bulge of the first individual segment, so that the bulge projects further into the recess and the outer diameter of the stator ring is reduced.
  • the fault tolerance of the individual segments is increased because production inaccuracies in the pressed state can be compensated by deforming the deformable part.
  • the individual segments are easier and cheaper to manufacture.
  • the stator of an electric machine is characterized in that the deformable part of the single segment is deformable mainly in the radial direction of the stator ring.
  • the deformable part of the second individual segment has a shape such that a force when pressing the stator ring in the stator in the stator in Circumferential direction, resulting in a radial deformation of the deformable part.
  • the deformable part of the second individual segment can have a structural weakening of the individual segment material, which in the region of the contact surface of the bulge of the first individual segment with the recess of the second
  • the radial arrangement of the structural weakening of the deformable part favors the deformation of the deformable part in the radial direction.
  • the structural weakening can be achieved by a material recess in the deformable part or by a small material thickness in the region of the deformable part.
  • the deformable part is shaped in such a way that during pressing in a clearance between the deformable part and the stator results in the material of the deformable part during deformation is pressed. In the pressed state, the deformable part has the same volume as before the deformation. There are no additional forces and stresses due to material compression, which burden the material of the single segment.
  • a material recess on the radially outer region of the stator ring in the region of the deformable part causes a structural weakening of the area and forms with the stator support a free space into which the deformable part is deformable. The material recess prevents a material overhang, which is a hindrance to the press-in process in the stator.
  • stator of an electrical machine is characterized in that in the pressed state of the individual segments have at least 90 percent of a surface of the bulge of the first single segment with a surface of the recess of the second single segment contact.
  • the magnetic flux flows, which is affected by material transitions. At the contact surfaces between the individual segments of the magnetic flux flows undisturbed, so that the largest possible contact surface between the individual segments of the stator favors the magnetic flux.
  • the stator of an electric machine is characterized in that the first individual segment has a recess and the second individual segment has a bulge.
  • each individual segment has an adjacent individual segment, with which it forms a toothing, so that the stability of the stator ring is increased.
  • the production inaccuracy of the individual segments adds up in the stator ring and results in an inaccuracy of the outer diameter of the stator ring.
  • a plurality of individual segments with a deformable part are provided in the stator ring, so that the outer diameter of the stator ring can be adapted to the stator carrier.
  • deformable part distributed symmetrically in the stator are the forces that act when pressed into the stator, symmetrical, so that the assembly is easily possible.
  • stator of an electrical machine is characterized in that all the individual segments have the same shape.
  • each individual segment has a deformable part
  • the deformation of precisely one deformable part in the pressed-in state can correct the production inaccuracy of exactly one individual segment.
  • the production is facilitated by a high fault tolerance of the individual segments.
  • stator of an electrical machine is characterized in that each individual segment is constructed from a laminated core.
  • the shape of the single segment can be particularly easily by punching the
  • FIG. 1 shows a stator of an electrical machine, which is composed of individual segments
  • Fig. 2 shows a detail of a stator of individual segments, in a
  • Fig. 3 is an enlarged detail of a stator of individual segments, in which the individual segments are assembled before being pressed into the stator and
  • Fig. 4 is an enlarged detail of a stator of individual segments, in which the individual segments are pressed into the stator.
  • FIG. 1 shows an axial view of a stator ring 7 which has individual segments 3a, 3b.
  • the stator ring 7 has a first individual segment 3a and an adjacent, second individual segment 3b, the first individual segment 3a having a bulge 4 and the second individual element 3b having a recess 5.
  • the bulge 4 is arranged on the side of the first individual segment 3a facing the second individual segment 3b, and the recess 5 on the side of the second individual segment facing the first individual segment 3a 3b arranged.
  • the bulge 4 of the first individual segment 3 a protrudes into the recess 5 of the second individual segment 3 b and the bulge 4 touches the recess 5.
  • all the individual segments have the same shape.
  • the bulge 4 and the recess 5 interlock the individual segments with each other and stabilize the stator ring 7.
  • the stator 7 has a
  • FIG. 2 shows a detail of a stator 1, which has a stator carrier 2 and
  • Individual segments 3a, 3b, as in Figure 1 has.
  • the adjacent individual segments 3a, 3b are shown, wherein the bulge 4 of the individual segment 3a projects into the recess 5 of the individual segment 3b and is in contact therewith.
  • the first individual segment 3a has at the, the bulge 4 opposite side via a recess 5 'and the second single segment 3b has at the, the
  • Recess 5 opposite side on a bulge 4 ' Recess 5 opposite side on a bulge 4 '.
  • the individual segments have the same shape, so that in this case, the bulge 4 and 4 ', and the recess 5 and 5' have a same shape.
  • An illustrated configuration of the bulge 4 of the single segment 3a is a continuation arranged centrally on the circumferential side surface to the adjacent individual segment 3b, which consists in the axial view in the basic form of a trapezoid followed by a triangle,
  • the side surfaces of the triangle with the side surfaces of the trapezoid enclose an angle smaller than 180 °, so that the triangle is steeper than the trapezoid and the bottom sides of the trapezoid flush with both the triangle and with the single segment 3a to lock.
  • the recess 5 is centered on a side surface of the single segment 3b in
  • a shape of the recess 5 corresponds to the basic shape of the bulge 4 from a combination of a trapezoid and a rounded triangle, wherein the aspect ratios between triangle and trapezium in the recess 5 to the aspect ratios of the bulge 4 differ. Due to the difference of the aspect ratios, the shape of the bulge 4 resembles the shape of the recess 5, but the shape is not the same.
  • the individual segment 3b has a deformable part 6, which is arranged on the recess 5.
  • the detail shows the individual segments in a pressed-in state in which the individual segments 3a, 3b are pressed into the stator carrier 2.
  • the deformable part 6 is deformed such that the recess 5 of the bulge 4 is adjusted.
  • the bulge 4 touches the
  • FIG. 3 shows an enlarged section of the two adjacent individual segments 3 a, 3 b from FIG. 2 in the assembled state, in which the individual segments 3 a, 3 b are assembled without force to the stator ring 7 and not yet compressed in the stator carrier 2.
  • the deformable part 6 is still undeformed and so shown in the magnification.
  • the bulge 4 touches the recess 5 only in a portion 4a.
  • the subregion 4a forms with a subregion 5a of the recess 5 a contact surface 9a between the two adjacent individual segments 3a, 3b.
  • the deformable part 6 is arranged.
  • Another portion 4c of the bulge 4 forms with the recess 5 a gap.
  • the deformable part 6 is deformed such that the recess 5 of the bulge 4 is adjusted and the gap is closed, so that the bulge 4 touches the recess 5 almost over the entire surface.
  • the deformable part 6 is designed so that when pressed into the stator 2, the press-in force deforms the deformable part 6, especially radially outward.
  • FIG. 4 shows a section of the two adjacent sections analogous to FIG
  • the deformable part 6 is deformed by the pressing in the stator 2 in the radial direction outwards and so shown in the enlargement.
  • the radial extent of the deformable part 6 extends through the deformation mainly in the radial direction to the stator 2, the inner diameter of the
  • a portion 4b of the bulge 4 forms a contact area 9b with a portion 5b of the recess 5.
  • the surface of the contact surface 9b is larger than the surface of the contact surface 9a, which forms between the individual segments 3a and the single segment 3b in the assembled state in Figure 2.
  • Another portion 4d of the bulge 4 is not in contact with the recess 5 and forms a gap between the portion 4d of the bulge 4 and the recess 5.
  • the shape of the bulge 4 is selected such that the largest possible proportion of the surface of the bulge. 4 the contact surface 9b to the recess 5 forms.
  • the magnetic flux in the stator flows undisturbed over the contact surface 9b from the individual segment 3a
  • Another possible basic shape of the bulge would be a Gaussian curve-shaped outline, wherein the recess would also have an outline in Gaussian curve shape with other parameters.
  • a different Curvature along the Gauss-curve-shaped outline results in the assembled state of the individual segments also a portion of the bulge, which forms a contact surface with the recess and another portion of the bulge, which forms a gap with the recess.
  • the basic shape of the outline of the convexity and the recess in Gaussian curve shape has the same functional features as the illustrated shape of the bulge 4 and recess 5 as a combination of a trapezium with a rounded triangle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine, der einen Statorträger und Einzelsegmente (3a, 3b) verfügt. Ein erstes Einzelsegment (3a) weist eine Auswölbung (4) auf und ein zweites Einzelsegment (3b) weist eine Ausnehmung (5) auf, so dass im zusammengesetzten Zustand, bei dem die Einzelsegmente zu einem Statorring (7) kräftefrei zusammengesetzt sind, die Auswölbung (4) des ersten Einzelsegmentes (3a) in die Ausnehmung (5) des zweiten Einzelsegmentes (3b) hineinragt. Zudem verfügt das zweite Einzelsegment (3b) über ein verformbares Teil (6), das an der Ausnehmung (5) angeordnet ist und beim Einpressen des Statorringes (7) in den Statorträger verformbar ist.

Description

Stator einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die gattungsgemäße Schrift US 6049153 A beschreibt einen Stator einer elektrischen Maschine. Der Stator verfügt über einen Statorträger und Einzelsegmente, die zu Beginn der Fertigung des Stators als eigenständige Teile hergestellt werden.
Die Einzelsegmente werden dann zu einem Statorring zusammengesetzt, wobei die Einzelsegmente mit einem benachbarten Einzelsegment kräftefrei in Kontakt stehen, was im Folgenden als zusammengesetzter Zustand der Einzelsegmente bezeichnet wird. In einem weiteren Fertigungsschritt werden die zu einem Statorring zusammengesetzten Einzelsegmente in den Statorträger eingepresst, so dass der Statorträger die
Einzelsegmente gegeneinander verspannt, was im Folgenden als eingepresster Zustand der Einzelsegmente bezeichnet wird.
Der Stator verfügt über ein erstes Einzelsegment und ein zweites Einzelsegment, wobei das erste Einzelsegment eine Auswölbung und das zweite Einzelsegment eine
Ausnehmung aufweist, so dass im zusammengesetzten Zustand, die Auswölbung des ersten Einzelsegmentes in die Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes hineinragt.
Dem gegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Stator einer elektrischen Maschine vorzuschlagen, die einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die Auswölbung des ersten Einzelsegmentes und die Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes derart ausgeformt, dass im zusammengesetzten Zustand der Einzelsegmente nur ein Teilbereich der Auswölbung mit einem Teilbereich der Ausnehmung eine Kontaktfläche aufweist. Zwischen einem anderen Teilbereich der Auswölbung und der Ausnehmung bildet sich ein Spalt, dessen Größe je nach
Ausformung der Auswölbung und der Ausnehmung gestaltet ist.
Weiter verfügt das zweite Einzelsegment erfindungsgemäß über ein verformbares Teil, welches an dem Teilbereich der Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes angeordnet ist, der mit der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes in Kontakt steht. Das
verformbare Teil ist im eingepressten Zustand, durch die aufgewendete Kraft der
Einpressung, verformt. Durch die Verformung des verformbaren Teiles ist die
Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes so angepasst, dass die Kontaktfläche der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes mit der Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes im eingepressten Zustand größer ist, als im zusammengesetzten Zustand, bei dem das verformbare Teil noch unverformt ist. Die Kontaktfläche zwischen der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes und der Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes ist im eingepressten Zustand größer als im zusammengesetzten Zustand, so dass der magnetische Fluss im Stator ungehindert über die Kontaktfläche zwischen den Einzelsegmenten fließen kann.
Die Einzelsegmente sind zu einem Statorring zusammengesetzt, dessen
Außendurchmesser durch den Statorträger vorgegeben ist. Da sich die
Produktionstoleranzen der Einzelsegmente im Statorring aufsummieren, muss jedes Einzelsegment sehr genau und präzise produziert sein. Durch das verformbare Teil des zweiten Einzelsegmentes und den Spalt, der sich zwischen der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes und der Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes im
zusammengesetzten Zustand bildet, kann die Einpresskraft den Außendurchmesser des Statorringes durch Verformen des verformbaren Teiles auf den vom Statorträger vorgegebenen Wert zusammenpressen. Die Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes passt sich beim Einpressen der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes an, so dass die Auswölbung weiter in die Ausnehmung hineinragt und der Außendurchmesser des Statorringes verkleinert ist. Die Fehlertoleranz der Einzelsegmente ist vergrößert, da Produktionsungenauigkeiten im eingepressten Zustand durch das Verformen des verformbaren Teils ausgleichbar sind. Die Einzelsegmente sind leichter und billiger zu fertigen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung zeichnet sich der Stator einer elektrischen Maschine dadurch aus, dass das verformbare Teil des Einzelsegmentes hauptsächlich in radialer Richtung des Statorringes verformbar ist.
Das verformbare Teil des zweiten Einzelsegmentes weist eine Form auf, dass eine Kraft, die beim Einpressen des Statorringes in den Statorträger im Statorring in Umfangsrichtung wirkt, zu einer radialen Verformung des verformbaren Teiles führt.
Zusätzlich kann das verformbare Teil des zweiten Einzelsegmentes über eine strukturelle Schwächung des Einzelsegmentmaterials verfügen, die im Bereich der Kontaktfläche der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes mit der Ausnehmung des zweiten
Einzelsegmentes in radialer Richtung angeordnet ist. Die radiale Anordnung der strukturellen Schwächung des verformbaren Teiles begünstigt die Verformung des verformbaren Teiles in radiale Richtung. Die strukturelle Schwächung ist durch eine Materialausnehmung im verformbaren Teil oder durch eine geringe Materialstärke im Bereich des verformbaren Teils zu erreichen.
Das verformbare Teil ist derart ausgeformt, dass sich beim Einpressen ein Freiraum zwischen dem verformbaren Teil und dem Statorträger ergibt, in den Material des verformbaren Teils beim Verformen eingepresst wird. Im eingepressten Zustand weist das verformbare Teil ein gleiches Raumvolumen auf wie vor der Verformung. Es wirken keine zusätzlichen Kräfte und Spannungen durch Materialkompression, die das Material des Einzelsegmentes belasten. Eine Materialausnehmung am radialen Außenbereich des Statorringes im Bereich des verformbaren Teiles bewirkt eine strukturelle Schwächung des Bereichs und bildet mit dem Statorträger einen Freiraum, in den das verformbare Teil verformbar ist. Die Materialausnehmung verhindert ein Materialüberstand, der dem Einpressvorgang in den Statorträger hinderlich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung zeichnet sich der Stator einer elektrischen Maschine dadurch aus, dass im eingepressten Zustand der Einzelsegmente mindestens 90 Prozent einer Oberfläche der Auswölbung des ersten Einzelsegmentes mit einer Oberfläche der Ausnehmung des zweiten Einzelsegmentes Kontakt aufweisen.
Durch den Stator fließ der magnetische Fluss, der an Materialübergängen beeinträchtigt ist. An den Kontaktflächen zwischen den Einzelsegmenten fließt der magnetischen Fluss ungestört, so dass eine möglichst große Kontaktfläche zwischen den Einzelsegmenten des Stators den magnetischen Fluss begünstigt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung zeichnet sich der Stator einer elektrischen Maschine dadurch aus, dass das erste Einzelsegment über eine Ausnehmung und das zweite Einzelsegment über eine Auswölbung verfügt.
Die Auswölbung der Einzelsegmente ist im zusammengesetzten Zustand der
Einzelsegmente mit der Ausnehmung des benachbarten Einzelsegmentes verzahnt. Im Statorring verfügt jedes Einzelsegment über ein benachbartes Einzelsegment, mit dem es eine Verzahnung bildet, so dass die Stabilität des Statorringes erhöht ist. Die Produktionsungenauigkeit der Einzelsegmente summiert sich im Statorring auf und resultiert in einer Ungenauigkeit des Außendurchmessers des Statorringes. Entspricht die aufsummierte Produktionsungenauigkeit aller Einzelsegmente der maximal möglichen Änderung des Umfanges des Statorringes, der durch die Verformung genau eines verformbaren Teiles eines Einzelsegmentes erzeugt werden kann, ist nur genau ein Einzelsegment mit einem verformbaren Teil notwendig damit der Außendurchmesser des Statorringes dem Statorträger anpassbar ist.
Ist die aufsummierte Produktionsungenauigkeit größer als durch genau ein verformbares Teil eines Einzelsegmentes korrigierbar ist, sind mehrere Einzelsegmente mit einem verformbaren Teil in dem Statorring vorgesehen, so dass der Außendurchmessers des Statorringes dem Statorträger anpassbar ist. Sind die Einzelsegmente mit dem
verformbaren Teil symmetrisch im Statorring verteil, sind auch die Kräfte, die beim Einpressen in den Statorträger wirken, symmetrisch, so dass die Montage einfach möglich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung zeichnet sich der Stator einer elektrischen Maschine dadurch aus, dass alle Einzelsegmente eine gleiche Form aufweisen.
Dies erleichtert die Produktion, da nur eine Form des Einzelsegmentes hergestellt werden muss und die Position eines Einzelsegmentes innerhalb des Ringes unbestimmt ist. Somit ist beim Zusammenfügen des Statorringes auch nicht auf die Position und
Reihenfolge des jeweiligen Einzelsegmentes zu achten.
Verfügt jedes Einzelsegment über ein verformbares Teil, ist durch die Verformung genau eines verformbaren Teils im eingepressten Zustand die Produktionsungenauigkeit genau eines Einzelsegmentes korrigierbar. Die Fertigung wird durch eine hohe Fehlertoleranz der Einzelsegmente erleichtert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung zeichnet sich der Stator einer elektrischen Maschine dadurch aus, dass jedes Einzelsegment aus einem Blechpaket aufgebaut.
Die Form des Einzelsegmentes lässt sich besonders einfach durch Stanzen des
Einzelsegmentes aus einem Blechband herstellen. Um nun aus der Form des
Einzelsegmentes mit der Tiefe eines Blechbandes die erforderliche axiale Tiefe des Einzelsegmentes für den Stator zu bekommen, werden mehrere ausgestanzte Formen zu einem Blechpaket aufgebaut. Außerdem bietet das Material des Blechbandes eine vorteilhafte magnetische Eigenschaft. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Statorring einer elektrischen Maschine, der aus Einzelsegmenten zusammengesetzt ist,
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Stators aus Einzelsegmenten, der in einen
Statorträger eingepresst ist
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnittes eines Stators aus Einzelsegmenten, bei dem die Einzelsegmente vor dem Einpressen in den Statorträger zusammengesetzt sind und
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnittes eines Stators aus Einzelsegmenten, bei dem die Einzelsegmente in den Statorträger eingepresst sind.
Figur 1 zeigt eine axiale Ansicht eines Statorringes 7, der über Einzelsegmente 3a, 3b verfügt. Der Statorring 7 verfügt über ein erstes Einzelsegment 3a und ein benachbartes, zweites Einzelsegment 3b, wobei das erste Einzelsegment 3a eine Auswölbung 4 und das zweite Einzelelement 3b eine Ausnehmung 5 aufweist. Im zusammengesetzten Zustand, bei dem die Einzelsegmente zu einen Statorring 7 kraftfrei zusammengesetzt sind, ist die Auswölbung 4 an der, dem zweiten Einzelsegment 3b zugewandten Seite des ersten Einzelsegmentes 3a angeordnet und die Ausnehmung 5 an der, dem ersten Einzelsegment 3a zugewandten Seite des zweiten Einzelsegmentes 3b angeordnet. Die Auswölbung 4 des ersten Einzelsegmentes 3a ragt in die Ausnehmung 5 des zweiten Einzelsegmentes 3b hinein und die Auswölbung 4 berührt die Ausnehmung 5. In der dargestellten Ausführung des Statorringes 7 weisen alle Einzelsegmente eine gleiche Form auf. Die Auswölbung 4 und die Ausnehmung 5 verzahnen die Einzelsegmente miteinander und stabilisieren den Statorring 7. Der Statorring 7 weist einen
Außendurchmesser 8 auf.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines Stators 1 , der über einen Statorträger 2 und
Einzelsegmente 3a, 3b, wie in Figur 1 , verfügt. In dem Ausschnitt sind die benachbarten Einzelsegmente 3a, 3b dargestellt, wobei die Auswölbung 4 des Einzelsegmentes 3a in die Ausnehmung 5 des Einzelsegmentes 3b hineinragt und mit diesem in Kontakt steht. Das erste Einzelsegment 3a verfügt an der, der Auswölbung 4 gegenüberliegenden Seite über eine Ausnehmung 5' und das zweite Einzelsegment 3b verfügt an der, der
Ausnehmung 5 gegenüberliegenden Seite über eine Auswölbung 4'. In der dargestellten Ausführung des Stators 1 weisen die Einzelsegmente die gleiche Form auf, so dass in diesem Fall auch die Auswölbung 4 und 4', sowie die Ausnehmung 5 und 5' eine gleiche Form aufweisen.
Eine dargestellte Ausformung der Auswölbung 4 des Einzelsegmentes 3a ist eine an der umfänglichen Seitenfläche zum benachbarten Einzelsegment 3b mittig angeordnete Fortsetzung, die in der axialen Ansicht in der grundlegenden Form aus einem Trapez mit anschließendem Dreieck besteht,
wobei die Spitze des Dreieckes abgerundet ist, die Seitenflächen des Dreieckes mit den Seitenflächen des Trapezes einen Winkel kleiner als 180° einschließen, so dass das Dreieck steiler zuläuft als das Trapez und die Grundseiten des Trapezes sowohl mit dem Dreieck als auch mit dem Einzelsegment 3a bündig abschließen.
Zum vereinfachten Stanzen der Einzelsegmente 3a, 3b aus Blechbändern sind die Übergänge der einzelnen Formen ineinander abgerundet.
Die Ausnehmung 5 ist mittig an einer Seitenfläche des Einzelsegmentes 3b in
Umfangsrichtung zum Einzelsegment 3a angeordnet. Eine Ausformung der Ausnehmung 5 entspricht der grundlegenden Form der Auswölbung 4 aus einer Kombination eines Trapezes und eines abgerundeten Dreieckes, wobei sich die Seitenverhältnisse zwischen Dreieck und Trapez bei der Ausnehmung 5 zu den Seitenverhältnissen der Auswölbung 4 unterscheiden. Durch den Unterschied der Seitenverhältnisse ähnelt die Form der Auswölbung 4 der Form der Ausnehmung 5, wobei die Form aber nicht gleich ist.
Das Einzelsegment 3b verfügt über einen verformbaren Teil 6, der an der Ausnehmung 5 angeordnet ist. Der Ausschnitt zeigt die Einzelsegmente in einem eingepressten Zustand, bei dem die Einzelsegmente 3a, 3b in den Statorträger 2 eingepresst sind. Durch das Einpressen in den Statorträger 2 ist das verformbare Teil 6 derart verformt, dass die Ausnehmung 5 der Auswölbung 4 angepasst ist. Die Auswölbung 4 berührt die
Ausnehmung 5 fast mit der gesamten Oberfläche, wodurch der magnetische Fluss im Stator von Materialübergängen unbeeinflusst ist.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der beiden benachbarten Einzelsegmente 3a, 3b aus Figur 2 im zusammengesetzten Zustand, bei dem die Einzelsegmente 3a, 3b zum Statorring 7 kräftefrei zusammengesetzt und noch nicht im Statorträger 2 verpresst sind. Im zusammengesetzt Zustand ist das verformbare Teil 6 noch unverformt und so in der Vergrößerung dargestellt. Die Auswölbung 4 berührt die Ausnehmung 5 nur in einem Teilbereich 4a. Der Teilbereich 4a bildet mit einem Teilbereich 5a der Ausnehmung 5 eine Kontaktfläche 9a zwischen den beiden benachbarten Einzelsegmenten 3a, 3b. An dem Teilbereich 5a der Ausnehmung 5 ist das verformbare Teil 6 angeordnet. Ein anderer Teilbereich 4c der Auswölbung 4 bildet mit der Ausnehmung 5 einen Spalt. Beim
Einpressen in den Statorträger 2 wird das verformbare Teil 6 derart verformt, dass die Ausnehmung 5 der Auswölbung 4 angepasst ist und der Spalt geschlossen ist, so dass die Auswölbung 4 fast über die gesamte Fläche die Ausnehmung 5 berührt.
Das verformbare Teil 6 ist so gestaltet, dass beim Einpressen in den Statorträger 2 die Einpresskraft das verformbare Teil 6 vor allem radial nach außen verformt. In der
Vergrößerung ist auch zu sehen, dass die radiale Ersteckung des verformbaren Teiles 6 kleiner als der Außendurchmesser 8 des zusammengesetzten Statorringes 7 ist. Beim Einpressen in den Statorträger 2 ist der Außendurchmesser 8 durch den Statorträger 2 definiert. Das verformbare Teil 6 ist somit beim Einpressen in den Statorträger 2 radial nach außen verformbar ohne dass die radiale Erstreckung des verformbaren Teiles 6 größer als der Außendurchmesser 8 des Statorringes 7 ist.
Figur 4 zeigt einen zu Figur 3 analogen Ausschnitt der beiden benachbarten
Einzelsegmente 3a, 3b bei dem die Einzelsegmente 3a, 3b in den Statorträger 2 eingepresst sind. Die gleichen oder gleichwirkenden Komponenten, die in Figur 3 schon beschrieben wurden, werden für diese Darstellung übernommen und nicht explizit nochmals aufgeführt. Das verformbare Teil 6 ist durch das Einpressen in den Statorträger 2 in radialer Richtung nach außen verformt und so in der Vergrößerung dargestellt. Die radiale Erstreckung des verformbaren Teiles 6 reicht durch die Verformung hauptsächlich in radialer Richtung bis zum Statorträger 2, dessen Innendurchmesser den
Außendurchmesser 8 des Statorringes 7 definiert.
Ein Teilbereich 4b der Auswölbung 4 bildet mit einem Teilbereich 5b der Ausnehmung 5 eine Kontaktfläche 9b. Die Oberfläche der Kontaktfläche 9b ist größer als die Oberfläche der Kontaktfläche 9a, die sich zwischen dem Einzelsegmente 3a und dem Einzelsegment 3b im zusammengesetzten Zustand in Figur 2 bildet. Ein anderer Teilbereich 4d der Auswölbung 4 steht nicht in Kontakt mit der Ausnehmung 5 und bildet einen Spalt zwischen dem Teilbereich 4d der Auswölbung 4 und der Ausnehmung 5. Die Form der Auswölbung 4 ist derart gewählt, dass ein möglichst großer Anteil der Oberfläche der Auswölbung 4 die Kontaktfläche 9b zur Ausnehmung 5 bildet. Der magnetische Fluss im Stator fließt ungestört über die Kontaktfläche 9b vom Einzelsegment 3a zum
Einzelsegment 3b.
Eine andere mögliche grundlegende Ausformung der Auswölbung wäre eine Gauss- Kurven-förmige Außenlinie, wobei die Ausnehmung ebenfalls eine Außenlinie in Gauss- Kurven-Form mit anderen Parametern aufweisen würde. Durch eine unterschiedliche Krümmung entlang der Gauss-Kurven-förmigen Außenlinie ergibt sich im zusammengesetzten Zustand der Einzelsegmente auch ein Teilbereich der Auswölbung, der mit der Ausnehmung eine Kontaktfläche bildet und ein anderer Teilbereich der Auswölbung, der mit der Ausnehmung einen Spalt bildet. Die grundlegende Form der Außenlinie der Auswölbung und der Ausnehmung in Gauss-Kurven-Form weist die gleichen funktionalen Merkmale auf, wie die dargestelte Ausformung der Auswölbung 4 und Ausnehmung 5 als Kombination eines Trapezes mit einem abgerundetem Dreieck.

Claims

Patentansprüche
1. Stator einer elektrischen Maschine,
der über einen Statorträger (2), ein erstes Einzelsegment (3a) und ein zweites Einzelelement (3b) verfügt,
wobei das erstes Einzelsegment (3a) eine Auswölbung (4) und das zweite
Einzelelement (3b) eine Ausnehmung (5) aufweist,
so dass in einem zusammengesetzten Zustand des ersten Einzelsegmentes (3a) mit dem zweiten Einzelsegmentes (3b) die Auswölbung (4) des ersten
Einzelsegmentes (3a) in die Ausnehmung (5) des zweiten Einzelsegmentes (3b) hineinragt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswölbung (4) des ersten Einzelsegmentes (3a) und die Ausnehmung (5) des zweiten Einzelsegmentes (3b) derart ausgeformt sind, dass im zusammengesetzten Zustand der Einzelsegmente (3a, 3b) nur ein Teilbereich (4a) der Auswölbung (4) mit einem Teilbereich (5a) der Ausnehmung (5) eine erste Kontaktfläche (9a) aufweist,
und das zweite Einzelsegment (3b) über einen verformbaren Teil (6) verfügt, der an dem Teilbereich (5a) der Ausnehmung (5) so angeordnet ist, dass in einem eingepressten Zustand der zusammengesetzten Einzelsegmente (3a, 3b) in den Statorträger (2) das verformbare Teil (6) durch die aufgewendete Kraft der
Einpressung derart verformt ist, dass die Ausnehmung (5) der Auswölbung (4) so angepasst ist, dass im eingepressten Zustand der Einzelsegmente (3a, 3b) im Statorträger (2), die Auswölbung (4) mit der Ausnehmung (5) eine größere zweite Kontaktfläche (9b) aufweist als im zusammengesetzten Zustand der
Einzelsegmente (3a,3b).
2. Stator nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das verformbare Teil (6) des Einzelsegmentes (3b) hauptsächlich in radialer Richtung verformbar ist.
3. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im eingepresstem Zustand der Einzelsegmente (3a, 3b) im Statorträger (2), mindestens 90 Prozent einer Oberfläche der Auswölbung (4) des ersten Einzelsegmentes (3a) mit einer Oberfläche der Ausnehmung (5) des zweiten Einzelsegmentes (3b) Kontakt aufweisen.
4. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Einzelsegment (3a) über eine Ausnehmung (5')
und das zweite Einzelsegment (3b) über eine Auswölbung (4') verfügt.
5. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle Einzelsegmente (3a, 3b) eine gleiche Form aufweisen.
6. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jedes Einzelsegment (3a, 3b) aus einem Blechpaket gebildet ist.
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